JP3322513B2 - パック電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気機器から外した
ときに電池がショートするのを防止する保護回路と、過
電流保護とを内蔵するパック電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】パック電池は、電池単体よりも短絡しや
すい電極構造をしている。それは、＋−の電極端子が互
いに接近しているからである。さらに、パック電池は複
数の電池を直列に接続して出力電圧を高くしているの
で、短絡電流が大きくなる。電極端子がショートして過
大な電流が流れると、電池の性能を著しく低下させる。
さらに、ジュール熱によって電池や短絡金属を加熱して
危険な状態となることがある。

【０００３】この危険を避けるために、電気機器から外
したときにショートしないようにしたパック電池が開発
されている。これ等のパック電池は下記の公報に記載さ
れている。 実公昭５９−１９３３６号公報 この公報に記載されるパック電池は、ケーシングに摺動
できるシャッターを設けるので電極端子を覆う部分が複
雑となって製造コストが高くなる。また、シャッターが
摺動不良を起こすと、パック電池を電気機器から外した
とき電極端子を確実に覆うことができなくなってショー
トする危険性があり、さらに、シャッターを定位置に移
動できなくなると、パック電池を正常に電気機器にセッ
トできなくなる。 実開平４−１４３６１号公報 この公報に記載されるパック電池は、リードスイッチで
スイッチングするので、大電流をスイッチングできる構
造とすることが難しい。 実開平４−４７２５７号公報 実開昭６３−８７７６９号公報 これ等の公報に記載されるパック電池は、装着される電
気機器の一部でパック電池の可動接点を押圧するので、
故障しやすい欠点がある。また、電気機器の一部がパッ
ク電池の可動接点を強い力で押圧する状態で、パック電
池を電気機器に装着するので、パック電池を強く押圧し
て電気機器に装置する必要があり、また、強固に連結さ
れたパック電池を電気機器から外すので、簡単に脱着で
きる構造とすることが難しい。さらに、可動接点を押圧
してスイッチングさせる構造は、使用するにしたがっ
て、可動接点の押圧力が低下する欠点がある。したがっ
て、可動接点のスイッチは、長期間に渡って確実に動作
させることが極めて難しく、耐久性に問題がある。

【０００４】この弊害を解消するために、本願出願人は
図１に示す構造のパック電池を開発した。この図のパッ
ク電池は、電池２と直列に主スイッチング素子１を接続
している。主スイッチング素子１は、ＦＥＴ等の無接点
のスイッチング素子である。主スイッチング素子１は、
電池２の電極と−の電極端子３との間に接続されてい
る。主スイッチング素子１の入力端子には、制御回路４
を接続している。制御回路４は、パック電池を電気機器
にセットしたことを検出して主スイッチング素子１をオ
ン状態に切り換える回路である。

【０００５】この構造のパック電池は、電気機器にセッ
トされると、制御回路４で主スイッチング素子１をオン
状態に切り換える。主スイッチング素子１がオン状態に
なると、電池２は、主スイッチング素子１を介して電極
端子３に接続される。この状態で、パック電池は、電池
２から電気機器に電力を供給する。パック電池を電気機
器から外すと、制御回路４は”Ｌｏｗ”信号を主スイッ
チング素子１であるＦＥＴのゲートに出力し、ＦＥＴを
オフ状態とする。ＦＥＴがオフになると、パック電池の
電池２は、電極端子３から電気的に切り離される。した
がって、この状態で、パック電池の＋−の電極端子３に
金属等が接触しても、電池２がショートすることはな
い。

【０００６】この回路構成のパック電池は、主スイッチ
ング素子を、制御回路で電気的にオンオフに切り換える
ので、機械的に可動する接点を必要としない。このた
め、接触不良に起因する故障を皆無にして、長期間にわ
たって確実に動作する特長がある。

【０００７】図１に示す回路構成のパック電池は、過電
流を検出して電池の放電を強制的に停止できない。本願
出願人は、電池を過電流から保護するために、図２に示
す回路構成のパック電池を開発した。このパック電池
は、電池２のショートを防止する主スイッチング素子１
を、過電流の遮断用の半導体スイッチング素子に併用し
ている。

【０００８】過電流検出回路５はトランジスターＱ1で
構成している。トランジスターＱ1は、ベース・エミッ
タを、主スイッチング素子１と電流検出抵抗Ｒ1とに並
列に接続している。トランジスターＱ1のコレクター
は、主スイッチング素子１の入力端子に接続している。
この回路構成の過電流検出回路５は、下記の動作をし
て、電池に過電流が流れると主スイッチング素子１で電
流を遮断する。 電池２に過電流が流れる。 主スイッチング素子１と電流検出抵抗Ｒ1とに作用
する検出電圧が大きくなる。 検出電圧は、過電流検出回路５であるトランジスタ
ーＱ1のベース・エミッタに作用する。 ベース・エミッタの検出電圧が０．６Ｖを越える
と、トランジスターＱ1はオン状態となる。 オン状態のトランジスターＱ1は、主スイッチング
素子１の入力側を短絡する。図のパック電池は、主スイ
ッチング素子１にＦＥＴを使用する。トランジスターＱ
1は、ＦＥＴのゲートをソースに短絡してオフ状態とす
る。 主スイッチング素子１がオフ状態になると、トラン
ジスターＱ1のベース・エミッタ間の電圧が上昇し、ト
ランジスターＱ1はオン状態に保持され、トランジスタ
ーＱ1はＦＥＴをオフ状態に保持する。すなわち、主ス
イッチング素子１が電池２の放電を遮断する状態に保持
する。 パック電池の負荷がなくなると、パック電池の＋−
の電極端子がオープンになるので、トランジスターＱ1
のベース・エミッタ間の電圧が０Ｖになり、トランジス
ターＱ1はオフ状態になる。 トランジスターＱ1がオフになると、主スイッチン
グ素子１のゲートがソースに短絡されなくなる。この状
態で、制御回路のトランジスターＱ3がオンになると、
ＦＥＴはオン状態に復帰される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この回路構成のパック
電池は、電池を過電流から防止でき、また、電気機器か
ら外した状態でパック電池に内蔵される電池のショート
を防止できる。しかしながら、この回路構成のパック電
池は、主スイッチング素子１がオフ状態になってしまう
と、制御回路で主スイッチング素子１をオン状態に制御
できない欠点がある。それは、主スイッチング素子１が
オフ状態で負荷が接続されると、過電流検出回路５であ
るトランジスターＱ1のベース・エミッタ間の電圧が、
電池電圧まで上昇してトランジスターＱ1をオン状態に
保持するからである。

【００１０】したがって、この回路構成のパック電池
は、何らかの原因で主スイッチング素子１がオフ状態に
なってしまうと、パック電池を電気機器から外さない限
り、主スイッチング素子１をオン状態に制御できない。
主スイッチング素子１は、過電流が流れたときにのみオ
フ状態に制御されるのではない。たとえば、制御回路に
オン信号が入力されない状態で、電極端子に負荷が接続
されると、主スイッチング素子はオフ状態に制御され
る。それは、電極端子に接続される負荷によって、トラ
ンジスターＱ1のベース・エミッタ間の電圧が電池電圧
まで上昇するからである。ベース・エミッタ間の電圧
が、電池電圧まで上昇すると、トランジスターＱ1はオ
ンとなり、オン状態のトランジスターＱ1は主スイッチ
ング素子１をオフ状態に制御する。この状態になると、
制御回路にオン信号を入力しても、主スイッチング素子
１はオン状態にならない。

【００１１】このように作動するパック電池は、下記の
状態になると正常に使用できない欠点がある。それは、
パック電池を電気機器に装着するときに、制御回路の入
力端子よりも先に、電極端子が負荷に接続されるときで
ある。制御回路の入力端子にオン信号が入力されない状
態で、電極端子に負荷が接続されると、負荷を介してト
ランジスターＱ1とのベース・エミッタ間の電圧が電池
電圧まで上昇する。この状態になると、トランジスター
Ｑ1がオンとなり、オン状態のトランジスターＱ1が主ス
イッチング素子１をオフ状態に制御する。主スイッチン
グ素子１がオフ状態になると、制御回路にオン信号を入
力しても、主スイッチング素子１の入力が短絡されてい
るので、制御回路からの信号は無視されて主スイッチン
グ素子１に入力されない。

【００１２】パック電池を電気機器に装着するとき、制
御回路の入力端子よりも先に、電池の電極端子が接続す
ることを皆無にすることはできない。したがって、図２
に示す回路構成のパック電池は、電気機器への装着状態
によっては正常に使用できない欠点がある。さらに、パ
ック電池を電気機器に装着した状態で、制御回路が主ス
イッチング素子をオフに切り換えたときにも、制御回路
は主スイッチング素子をオン状態に復帰できない欠点が
ある。

【００１３】本発明は、さらにこの欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、主
スイッチング素子をオフ状態に制御した状態で、制御回
路が主スイッチング素子をオン状態に切換できるパック
電池を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
されるパック電池は、前述の目的を達成するために下記
の全ての構成を備える。 （ａ） パック電池は、電池２と直列に主スイッチング
素子１を接続している。 （ｂ） 電池２の電極は、主スイッチング素子１を介し
て電極端子３に接続されている。 （ｃ） 主スイッチング素子１には、電池に流れる過電
流を検出して主スイッチング素子１をオフ状態に制御す
る過電流検出回路５が接続されている。 （ｄ） 主スイッチング素子１は、制御入力信号でオン
オフ制御される制御回路４に接続されている。 （ｅ） 過電流検出回路５は、制御回路４に入力される
オン信号で一定時間は非作動状態に保持されるタイマー
回路６が接続されている。

【００１５】さらに、本発明の請求項２に記載するパッ
ク電池は、過電流検出回路５が、制御回路４に入力され
るオン信号で一定時間は非作動状態に保持するのに代わ
って、過電流検出をキャンセルする状態に保持するタイ
マー回路６を内蔵することを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明の好ましい実施例を示す図３のパック電
池は下記の動作をして、主スイッチング素子をオンオフ
状態に制御する。

【００１７】ａ．制御回路４の制御入力端子４Ａをオー
プンの状態として、パック電池を電気機器に装着すると
き (1) 制御入力端子４Ａをオープンとする制御回路４は
オフ状態にある。この状態にある制御回路４は、主スイ
ッチング素子１のＦＥＴと、タイマー回路６のＦＥＴＱ
2のゲートをソースと同電位にする。 (2) 主スイッチング素子１であるＦＥＴと、タイマー
回路６のＦＥＴＱ2の両方がオフ状態になる。 (3) オフ状態にあるタイマー回路６のＦＥＴＱ2は、過
電流検出回路５のトランジスターＱ1がオン状態になる
のを阻止する。過電流検出回路５のトランジスターＱ1
のエミッターがオープンの状態にあって、ベース・エミ
ッタ間に電圧が印加されないからである。 (4) オフ状態にあるトランジスターＱ1は、主スイッチ
ング素子１であるＦＥＴのゲートを短絡せず、主スイッ
チング素子１を制御可能なオフ状態に保持する。すなわ
ち、パック電池を電気機器に装着して、電極端子３が先
に負荷に接続されても、制御入力端子４Ａにオン信号が
入力されないかぎり、主スイッチング素子１はオン状態
にならない。

【００１８】ｂ．パック電池を電気機器に装着した状態
で、制御回路４の制御入力端子４Ａにオン信号が入力さ
れるとき。 (1) 制御回路４であるトランジスターＱ3は、オン信号
である”Ｈｉｇｈ”信号でオン状態になる。 (2) オン状態となった制御回路４のトランジスターＱ3
は、主スイッチング素子１であるＦＥＴのゲートを”Ｌ
ｏｗ”状態として、ＰチャンネルＦＥＴである主スイッ
チング素子１をオン状態とする。 (3) さらに、オン状態の制御回路４のトランジスター
Ｑ3は、タイマー回路６のＰチャンネルＦＥＴＱ2のゲー
トを一定時間後に”Ｌｏｗ”レベルとして、タイマー回
路６のＦＥＴＱ2をオン状態とする。 この状態になると、過電流検出回路５が電池の過電流を
検出する状態となって、オン状態の主スイッチング素子
１は、電池を電気機器の負荷に接続する。

【００１９】ｃ．電気機器に装着した状態で、過電流が
流れたとき。 (1) 電池に過電流が流れると、主スイッチング素子１
と電流検出抵抗Ｒ1の両端に設定電圧よりも高い検出電
圧が発生する。主スイッチング素子１であるＦＥＴは定
抵抗特性があるので、検出電圧は電池に流れる電流に比
例する。 (2) 検出電圧は、オン状態にあるタイマー回路６のＦ
ＥＴＱ2を介して過電流検出回路５のトランジスターＱ1
のベース・エミッタ間に印加される。 (3) 過電流検出回路５のトランジスターＱ1のベース・
エミッタ間電圧が０．６Ｖを越えると、過電流検出回路
５のトランジスターＱ1がオン状態になる。 (4) オン状態となったトランジスターＱ1は、主スイッ
チング素子１であるＦＥＴのゲートをソースに接続し、
主スイッチング素子１をオフに切り換える。すなわち、
電池に過電流が流れると、主スイッチング素子１をオフ
にして、＋電極端子３を電池から切り離す。 (5) 主スイッチング素子１がオフになると、過電流検
出回路５のトランジスターＱ1はベース・エミッタ間の
電圧がほぼ電池電圧になって、主スイッチング素子１を
オフ状態に保持する。

【００２０】ｄ．主スイッチング素子１がオフになった
状態で、制御入力端子４Ａにオン信号が入力されたと
き。 (1) 制御入力端子４Ａに入力されるオン信号である”
Ｈｉｇｈ”信号は、制御回路４のトランジスターＱ3を
オン状態とする。 (2) オン状態となった制御回路４のトランジスターＱ3
は、タイマー回路６のＦＥＴＱ2のゲートを”Ｌｏｗ”
レベルにしようとするが、このＦＥＴＱ2はゲートにコ
ンデンサーを接続しているので、”Ｌｏｗ”に低下する
までに時間がかかる。 (3) タイマー回路６のＦＥＴＱ2は、ゲートが”Ｌｏ
ｗ”レベルとなるまでは、オフ状態となっているが、”
Ｌｏｗ”になるとオン状態となる。 (4) タイマー回路６のＦＥＴＱ2がオフ状態のときに、
主スイッチング素子１のゲートは制御回路４で”Ｌｏ
ｗ”レベルに制御される。 (5) ゲートが”Ｌｏｗ”レベルになった主スイッチン
グ素子１はオン状態となる。このとき、過電流検出回路
５のトランジスターＱ1は、タイマー回路６でオフ状態
に制御されているので、過電流検出回路５のトランジス
ターＱ1が主スイッチング素子１をオフ状態に保持する
ことはない。この状態において、過電流検出回路５は作
動しない。 (6) タイマー回路６のＦＥＴＱ2のゲートが次第に低下
して”Ｌｏｗ”レベルになると、タイマー回路６のＦＥ
ＴＱ2はオン状態となり、過電流検出回路５のトランジ
スターＱ1のエミッターを主スイッチング素子１のソー
スに接続する。この状態で、過電流検出回路５は正常に
作動する状態となる。過電流検出回路５が正常に作動す
る状態になって、電池２に過電流が流れていると、過電
流検出回路５は主スイッチング素子１をオフ状態とする
が、電池に過電流が流れていないと、主スイッチング素
子１をオン状態に保持する。 (7) この状態で、制御回路４にオフ信号である”Ｌｏ
ｗ”信号が入力されると、制御回路４のトランジスター
Ｑ3がオフ状態となって、主スイッチング素子１のＦＥ
Ｔもオフ状態に切り換えられる。

【００２１】図３の回路構成のパック電池は、制御回路
４にオン信号が入力されたときに、タイマー回路６のＦ
ＥＴＱ2をオフ状態として、過電流検出回路５を非作動
状態として、主スイッチング素子１をオン状態に復帰さ
せる。

【００２２】さらに、図４に示す回路構成のパック電池
は、過電流検出回路５を非作動状態とするのに代わっ
て、主スイッチング素子１をオン状態に切り換えるとき
に、過電流検出回路５が過電流の検出をキャンセルする
ようにした例である。この図のパック電池は、下記の動
作をして、オフ状態となった主スイッチング素子１を制
御回路４でオン状態に切り換える。 (1) 主スイッチング素子１がオフ状態で、制御入力端
子４Ａにオン信号が入力されると、制御回路４のトラン
ジスターＱ3はオン状態となる。 (2) 制御入力端子４Ａに入力されるオン信号である”
Ｈｉｇｈ”信号は、タイマー回路６にも入力される。 (3) タイマー回路６は、入力される”Ｈｉｇｈ”信号
でＦＥＴＱ4を一時的にオン、一定時間後にオフさせ
る。 (4) オン状態のＦＥＴＱ4は、ＦＥＴＱ2をオン状態と
する。 (5) オン状態のＦＥＴＱ2は、過電流検出回路５のトラ
ンジスターＱ1のベース・エミッタ間を短絡する。すな
わち、過電流検出回路５のベース・エミッタ間の電圧を
０Ｖに保持するので、過電流検出回路５が過電流を検出
できなくなる。 (6) 過電流を検出できない過電流検出回路５のトラン
ジスターＱ1はオフ状態となり、主スイッチング素子１
であるＦＥＴを強制的にオフ状態に保持しない。したが
って、主スイッチング素子１のＦＥＴは、制御回路４か
ら入力される”Ｈｉｇｈ”でオン状態に切り換えられ
る。 (7) 一定時間経過すると、タイマー回路６のＦＥＴＱ4
はオフになる。オフ状態のＦＥＴＱ4は、ＦＥＴＱ2をオ
フとし、過電流検出回路５のトランジスターＱ1を正常
に作動する状態に保持する。 (8) この状態で電池に過電流が流れると、過電流検出
回路５が作動して主スイッチング素子１をオフに切り換
える。また、制御入力端子４Ａにオフ信号である”Ｌｏ
ｗ”が入力されると、制御回路４のトランジスターＱ3
がオフ状態となり、主スイッチング素子１であるＦＥＴ
もオフ状態となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するためのパック電池を例示するものであっ
て、本発明はパック電池を下記のものに特定しない。

【００２４】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。

【００２５】図３に示すパック電池は、電池と直列に主
スイッチング素子１を接続している。電池の電極は、主
スイッチング素子１を介して電極端子３に接続してい
る。主スイッチング素子１はＰチャンネルのパワーＭＯ
ＳＦＥＴである。主スイッチング素子１であるＰチャン
ネルＦＥＴは、ドレインを電流検出抵抗Ｒ1に、ソース
を電池２の＋極に接続している。電流検出抵抗Ｒ1は一
端をパック電池の＋電極端子３に接続している。電流検
出抵抗Ｒ1は、電池に設定された過電流が流れたとき
に、主スイッチング素子１のＦＥＴと電流検出抵抗Ｒ1
の両端に発生する電圧が０．６Ｖとなるように設計す
る。ＦＥＴは定抵抗特性があるので、電流検出抵抗Ｒ1
を省略して過電流を検出することもできる。

【００２６】主スイッチング素子１には、電池に流れる
過電流を検出してオフ状態に切り換えられる過電流検出
回路５を接続している。過電流検出回路５はトランジス
ターＱ1である。このトランジスターＱ1は、電池２に過
電流が流れたときに、ベース・エミッタ間に検出電圧が
印加されるように接続される。すなわち、過電流検出回
路５のトランジスターＱ1は、ベースを電流検出抵抗Ｒ1
に、エミッタをタイマー回路６のＦＥＴＱ2を介して主
スイッチング素子１のゲートに接続される。さらに、過
電流検出回路５のトランジスターＱ1は、コレクターを
主スイッチング素子１のソースに接続している。過電流
検出回路５のトランジスターＱ1は、オン状態で、主ス
イッチング素子１のＦＥＴのゲートをソースに接続し
て、主スイッチング素子１をオフ状態に制御する。

【００２７】過電流検出回路５は、タイマー回路６を介
して主スイッチング素子１に接続されている。タイマー
回路６は、制御回路４に入力されるオン信号で一定時間
は過電流検出回路５を非作動状態に保持する。この図の
タイマー回路６はＰチャンネルＦＥＴで、ゲートとソー
スとの間にコンデンサーＣ1を接続している。さらに、
タイマー回路６のゲートは、充電抵抗Ｒ2を介して制御
回路４のトランジスターＱ3のコレクターに接続してい
る。コンデンサーＣ1は、制御回路４のトランジスター
Ｑ3がオン状態に切り換えられたときに、タイマー回路
６のＦＥＴＱ2のゲートを一定時間後に”Ｌｏｗ”レベ
ルに低下させるものである。コンデンサーＣ1がない
と、タイマー回路６のＦＥＴＱ2のソースは、制御回路
４のトランジスターＱ3がオン状態なったときに、直ち
に”Ｌｏｗ”となる。コンデンサーＣ1は、タイマー回
路６のＦＥＴＱ2のゲートが”Ｌｏｗ”になるのを遅ら
せる。すなわわち、制御回路４のトランジスターＱ3が
オンになっても、充電抵抗Ｒ2を介してコンデンサーＣ1
に充電されて、タイマー回路６のゲート電圧が”Ｌｏ
ｗ”レベルに低下する。コンデンサーＣ1の静電容量
と、充電抵抗Ｒ2の値を調整して、タイマー回路６のＦ
ＥＴＱ2がオン状態になる遅延時間を設定できる。タイ
マー回路６の遅延時間は、好ましくは数ミリ秒に設定さ
れる。ただ、タイマー回路６の遅延時間は、たとえば、
数マイクロ秒〜数百ミリ秒に設定することもできる。

【００２８】さらに、主スイッチング素子１は、制御入
力信号でオンオフ制御される制御回路４も接続してい
る。制御回路４はトランジスターＱ3で、エミッターを
電池の−極に、コレクターを主スイッチング素子１とタ
イマー回路６のＦＥＴＱ2のゲートに接続して、ベース
を制御入力端子４Ａとしている。この制御回路４のトラ
ンジスターＱ3は、制御入力端子４Ａに”Ｈｉｇｈ”信
号が入力されるとオン、”Ｌｏｗ”信号が入力されると
オフになる。

【００２９】この図に示すパック電池は、前記の作用の
欄で説明した動作をして、主スイッチング素子１がオン
オフに制御される。

【００３０】さらに、図５に示すパック電池は、図３に
示すものと異なる回路構成のタイマー回路６を備えてい
る。この図のパック電池のタイマー回路６は、過電流検
出回路５であるトランジスターＱ1と直列に接続された
ＦＥＴＱ2と、このＦＥＴＱ2のゲートにドレインを接続
してＦＥＴＱ2を制御するＦＥＴＱ4と、このＦＥＴＱ4
のゲートにドレインを接続してＦＥＴＱ４を制御するＦ
ＥＴＱ5と、ＦＥＴＱ5のゲートに接続されたコンデンサ
ーＣ1とを備えている。

【００３１】この図に示すタイマー回路６は、制御入力
端子４Ａにオン信号である”Ｈｉｇｈ”信号が入力され
ると、下記の動作をして、一定時間は過電流検出回路５
を非作動状態に保持して、主スイッチング素子１をオフ
からオンに切り換える。 (1) 主スイッチング素子１をオフとする状態で、制御
入力端子４Ａに”Ｈｉｇｈ”が入力されると、タイマー
回路６のＦＥＴＱ5は、コンデンサーＣ1に充電されるま
でオン状態となる。 (2) オン状態のＦＥＴＱ5は、ＦＥＴＱ4のゲートをソ
ースに短絡して、ＦＥＴＱ4をオフ状態とする。 (3) ＦＥＴＱ4がオフになると、ＦＥＴＱ2もオフにな
る。ＦＥＴＱ2のゲートが電池の−極に接続されないか
らである。 (4) ＦＥＴＱ2がオフになると、過電流検出回路５のト
ランジスターＱ1のエミッターが切り離されて、過電流
検出回路５は作動しなくなる。 (5) したがって、この状態で制御入力端子４Ａに入力
される”Ｈｉｇｈ”は、制御回路４のトランジスターＱ
3をオン状態として、主スイッチング素子１のゲート
を”Ｌｏｗ”レベルとしてオン状態に切り換える。 (5) その後、ＦＥＴＱ5のゲートに接続したコンデンサ
ーＣ1が充電されると、ＦＥＴＱ5がオフ、ＦＥＴＱ4が
オン、ＦＥＴＱ2がオン状態となる。この状態になる
と、過電流検出回路５のトランジスターＱ1が、ＦＥＴ
Ｑ2を介して主スイッチング素子１のソースに接続され
て過電流検出回路５が正常に作動する状態となる。した
がって、電池に過電流が流れると、過電流検出回路５が
作動して主スイッチング素子１をオンからオフに切り換
える。

【００３２】この図に示すパック電池のタイマー回路６
は、図３のパック電池と同じように、制御回路４に入力
されるオン信号で、一定時間は過電流検出回路５を非作
動状態に保持して、主スイッチング素子１をオフからオ
ンに切り換える。

【００３３】さらに、図４に示すパック電池のタイマー
回路６は、制御回路４に入力されるオン信号で、一定時
間は過電流検出回路５が過電流検出をキャンセルする状
態に保持して、主スイッチング素子１をオフからオンに
切り換える。このパック電池のタイマー回路６は、ＦＥ
ＴＱ2でもって、過電流検出回路５であるトランジスタ
ーＱ1のベース・エミッタ間を短絡して、過電流の検出
をキャンセルする。したがって、タイマー回路６のＦＥ
ＴＱ2は、過電流検出回路５であるトランジスターＱ1の
ベース・エミッタ間に並列に接続されている。タイマー
回路６のＦＥＴＱ2は、ゲートをＦＥＴＱ4のドレインに
接続しており、ＦＥＴＱ4に制御される。ＦＥＴＱ4は、
コンデンサーＣ1を介してゲートを制御入力端子４Ａの
入力端子に接続している。コンデンサーＣ1は、制御入
力端子４Ａに入力される”Ｈｉｇｈ”信号で充電され
る。コンデンサーＣ1が充電されるまでの間、制御入力
端子４Ａに入力される”Ｈｉｇｈ”がＦＥＴＱ4のゲー
トに入力される。このパック電池は、作用の欄に記載し
た動作をして、主スイッチング素子１をオンオフに制御
する。

【００３４】さらに、図６に示すパック電池は、主スイ
ッチング素子１を互いに直列に接続した一対のＮチャン
ネルＦＥＴで構成している。過電流検出回路５は、マイ
コン７で構成している。制御回路４は、マイコン７とＦ
ＥＴＱ3およびＦＥＴＱ4で構成し、タイマー回路６はコ
ンデンサーＣ1とＦＥＴＱ2で構成している。

【００３５】過電流検出回路５であるマイコン７は、主
スイッチング素子１の両端の電圧を検出して、過電流を
検出する。主スイッチング素子１であるＦＥＴは、定抵
抗特性がある。このため、主スイッチング素子１である
ＦＥＴの両端には、電池電流に比例した電圧が発生す
る。過電流検出回路５であるマイコン７は、主スイッチ
ング素子１の両端の電圧が設定電圧よりも高くなると、
主スイッチング素子１をオフにして、過電流を遮断す
る。したがって、マイコン７は主スイッチング素子１の
両端に発生する電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄコン
バータを内蔵している。Ａ／Ｄコンバータの出力を演算
して、主スイッチング素子１のゲートに出力する電圧を
制御して、主スイッチング素子１を制御する。

【００３６】制御回路４を構成するＦＥＴＱ3は、ＦＥ
ＴＱ4を制御して、マイコン７に供給する電力を制御す
る。ＦＥＴＱ3はゲートを制御入力端子４Ａとし、ソー
スを電池の＋電極に、ドレインをＦＥＴＱ4のゲートに
接続している。ＦＥＴＱ4のゲートは、ＦＥＴＱ3がオフ
のときに、ＦＥＴＱ4をオン状態とするために、抵抗を
介してパック電池の−電極端子３に接続されている。

【００３７】この制御回路４は、制御入力端子４Ａの入
力信号が”Ｌｏｗ”レベルにあると、ＦＥＴＱ3をオン
状態とする。オン状態のＦＥＴＱ3は、ＦＥＴＱ4のゲー
トをソースに短絡して、ＦＥＴＱ4をオフ状態として、
マイコン７に電力を供給しない。制御回路４であるＦＥ
ＴＱ3にオフ信号である”Ｈｉｇｈ”信号が入力される
と、ＦＥＴＱ3はオフ状態となる。オフ状態のＦＥＴＱ3
は、ＦＥＴＱ4のゲートをソースに短絡しないので、Ｆ
ＥＴＱ4はゲートがパック電池の−電極端子３に接続さ
れる。このため、この状態で、主スイッチング素子１ま
たはタイマー回路６のＦＥＴＱ2がオン状態にあると、
ＦＥＴＱ4がオン状態となって、マイコン７に電力が供
給される。マイコン７に電力が供給されると、過電流検
出回路５が正常に作動して、過電流が流れたときに主ス
イッチング素子１をオフとする。

【００３８】タイマー回路６のＦＥＴＱ2は、主スイッ
チング素子１と並列に接続される。タイマー回路６のＦ
ＥＴＱ2がオンになると、一対のＮチャンネルＦＥＴで
構成される主スイッチング素子１の両端を短絡する。す
なわち、マイコン７である過電流検出回路５が、過電流
を検出する電圧を０Ｖとして、過電流検出をキャンセル
状態に保持する。タイマー回路６が過電流の検出をキャ
ンセルする時間は、タイマー回路６のコンデンサーＣ1
で調整できる。制御入力端子４Ａに入力される”Ｈｉｇ
ｈ”信号がコンデンサーＣ1を充電する時間が、タイマ
ー回路６のＦＥＴＱ2をオン状態とする時間である。コ
ンデンサーＣ1の静電容量を大きくすると、タイマー回
路６のＦＥＴＱ2をオン状態とする時間が長くなる。

【００３９】このパック電池は、下記の動作をして、主
スイッチング素子１をオンオフに制御する。 (1) パック電池を電気機器に装着しない状態では、制
御入力端子４Ａに”Ｈｉｇｈ”信号が入力されないの
で、制御回路４のＦＥＴＱ3はオン状態となる。オン状
態のＦＥＴＱ3は、ＦＥＴＱ4のゲートをソースに短絡し
て、ＦＥＴＱ4をオフ状態とする。したがって、マイコ
ン７に電力は供給されず、主スイッチング素子１はオフ
状態を保持する。

【００４０】(2) パック電池を電気機器に装着して
も、制御入力端子４Ａが”Ｌｏｗ”レベルにあると、制
御回路４のＦＥＴＱ3がオン状態となって、ＦＥＴＱ4が
オフになるので、マイコン７に電力が供給されない。し
たがって、主スイッチング素子１はオフ状態を保持す
る。

【００４１】(3) パック電池を電気機器に装着して、
制御回路４に”Ｈｉｇｈ”信号が入力されると、制御回
路４のＦＥＴＱ3がオフ状態となり、ＦＥＴＱ4のゲート
がパック電池の−電極端子３に接続される。制御入力端
子４Ａに入力される”Ｈｉｇｈ”信号は、コンデンサー
Ｃ1を充電するときに、タイマー回路６のＦＥＴＱ2をオ
ン状態として、制御回路４のＦＥＴＱ4のゲートを電池
の−電極に接続する。したがって、制御回路４のＦＥＴ
Ｑ4がオン状態となって、マイコン７に電力を供給す
る。タイマー回路６のコンデンサーＣ1の充電が完了す
ると、タイマー回路６のＦＥＴＱ2はオフ状態に切り換
えられる。この状態で、電池２に過電流が流れると、過
電流検出回路５が正常に動作して、主スイッチング素子
１をオフ状態に制御する。主スイッチング素子１がオフ
状態になると、主スイッチング素子１の両端に発生する
検出電圧が高くなるので、過電流検出回路５は主スイッ
チング素子１をオフ状態に保持する。

【００４２】その後、制御入力端子４Ａの入力信号を、
一旦は”Ｌｏｗ”レベルとした後、”Ｈｉｇｈ”レベル
にすると、タイマー回路６は再び主スイッチング素子１
をオン状態に切り換える。それは、制御入力端子４Ａの
入力信号が、”Ｌｏｗ”から”Ｈｉｇｈ”になると、タ
イマー回路６のＦＥＴＱ2が、一時的にオン状態となっ
て、主スイッチング素子１の両端の電圧を短絡し、過電
流検出回路５が過電流を検出する状態を一時的にキャン
セルして、主スイッチング素子１をオン状態に切り換え
るからである。制御入力端子４Ａに入力される信号
を、”Ｌｏｗ”から”Ｈｉｇｈ”に切り換えたときに、
電池２に過電流が流れていないと、過電流検出回路５が
主スイッチング素子１をオフ状態に切り換えることがな
い。しかしながら、制御入力端子４Ａの入力信号を”Ｌ
ｏｗ”から”Ｈｉｇｈ”にしたときに、さらに電池に過
電流が流れていると、主スイッチング素子１がオン状態
になっても、過電流検出回路５が動作して、主スイッチ
ング素子１をオフ状態に切り換える。したがって、この
回路構成のパック電池は、主スイッチング素子１がオフ
状態にあっても、制御入力端子４Ａにオン信号である”
Ｈｉｇｈ”信号が入力されると、一時的に過電流検出を
キャンセルして、主スイッチング素子１をオフからオン
状態に切り換えできる。

【００４３】

【発明の効果】本発明のパック電池は、主スイッチング
素子をオフ状態とした状態で、制御回路が主スイッチン
グ素子をオン状態に切り換えるとき、制御回路に入力さ
れるオン信号で、過電流検出回路を一定時間は非作動状
態とし、あるいは過電流の検出をキャンセルする状態に
保持する。このため、種々の使用環境においても、過電
流検出回路が主スイッチング素子をオフ状態にロックす
る状態が解消され、制御入力端子に入力されるオン信号
で、オフ状態にある主スイッチング素子を確実にオン状
態に切り換えできる特長がある。とくに、本発明のパッ
ク電池は、タイマー回路が過電流の検出を一定時間無視
するという極めて簡単な回路で、主スイッチング素子を
制御回路で確実に制御できる特長がある。したがって、
本発明のパック電池は、種々の使用環境に用いられて正
確に作動する優れた特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のパック電池の回路図

【図２】 本発明者が先に開発したパック電池の回路図

【図３】 本発明の実施例のパック電池の回路図

【図４】 本発明の他の実施例のパック電池の回路図

【図５】 本発明の他の実施例のパック電池の回路図

【図６】 本発明の他の実施例のパック電池の回路図

【符号の説明】

１…主スイッチング素子 ２…電池 ３…電極端子 ４…制御回路 ４Ａ…制御入力端子 ５…過電流検出回路 ６…タイマー回路 ７…マイコン

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の全ての構成を有することを特徴と
   するパック電池。 （ａ） 電池(2)と直列に主スイッチング素子(1)が接続
   されている。 （ｂ） 電池(2)の電極は、主スイッチング素子(1)を介
   して電極端子(3)に接続されている。 （ｃ） 主スイッチング素子(1)には、電池(2)に流れる
   過電流を検出して主スイッチング素子(1)をオフ状態に
   制御する過電流検出回路(5)が接続されている。 （ｄ） 主スイッチング素子(1)は、制御入力信号でオ
   ンオフ制御される制御回路(4)に接続されている。 （ｅ） 過電流検出回路(5)は、制御回路(4)に入力され
   るオン信号で一定時間は非作動状態に保持されるタイマ
   ー回路(6)が接続されている。
2. 【請求項２】 下記の全ての構成を有することを特徴と
   するパック電池。 （ａ） 電池(2)と直列に主スイッチング素子(1)が接続
   されている。 （ｂ） 電池(2)の電極は、主スイッチング素子(1)を介
   して電極端子(3)に接続されている。 （ｃ） 主スイッチング素子(1)には、電池(2)に流れる
   過電流を検出して主スイッチング素子(1)をオフ状態に
   制御する過電流検出回路(5)が接続されている。 （ｄ） 主スイッチング素子(1)は、制御入力信号でオ
   ンオフ制御される制御回路(4)に接続されている。 （ｅ） 過電流検出回路(5)は、制御回路(4)に入力され
   るオン信号で、一定時間は過電流検出をキャンセル状態
   に保持するタイマー回路(6)が接続されている。